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Java集合---Collection接口和Map接口

ds 2025/9/5 14:57:11

一、Java集合框架概述

二、Collection接口

2.1 List接口（可重复元素）

ArrayList实现类

Vector实现类

LinkedList实现类

2.2 Set接口（不可重复元素）

HashSet

TreeSet

LinkedHashSet

三、Map接口

3.1 HashMap

3.2 Hashtable

3.3 ConcurrentHashMap

一、Java集合框架概述

Java集合框架主要分为三大类：

Collection接口 - 存储单个元素的集合
Map接口 - 存储键值对的集合
队列 - 特殊的集合类型

二、Collection接口

2.1 List接口（可重复元素）

List接口允许存储重复元素，并保持插入顺序。

ArrayList实现类

特点：

底层使用数组实现，初始大小为空
线程非同步
随机访问速度快，增删改相对较慢

// ArrayList示例
ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();
list1.add(20);
list1.add(30);
System.out.println("ArrayList元素: " + list1);

输出结果：

ArrayList元素: [20, 30]

Vector实现类

特点：

底层使用数组实现，初始化大小默认为10
线程同步（全部锁住）
与ArrayList相比性能较低

// Vector示例
Vector<Integer> v1 = new Vector<>();
v1.add(20);
v1.add(30);
System.out.println("Vector元素: " + v1);

输出结果：

Vector元素: [20, 30]

Vector的线程安全性：

// Vector线程安全测试
public class Test implements Runnable {static Vector<Integer> lists = new Vector<>();CountDownLatch cd;public Test(CountDownLatch cd) {this.cd = cd;}public void run() {for (int i = 0; i < 100; i++) {lists.add(i);}cd.countDown();}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {CountDownLatch cd = new CountDownLatch(3);Test t = new Test(cd);new Thread(t).start();new Thread(t).start();new Thread(t).start();cd.await();System.out.println("最后三个线程的总和为: " + lists.size());}
}

输出结果：

最后三个线程的总和为: 300

LinkedList实现类

特点：

底层使用双向链表实现
增删改速度快，随机访问相对较慢
可以用迭代器遍历，速度快

public static void main(String[] args) {//LinkedList也可以使用栈的数据结构特点//栈：先进后出，后进先出LinkedList   lists   =new LinkedList();lists.push(10);lists.push(20);lists.push(30);lists.add(10);lists.add(20);lists.add(30);while(!lists.isEmpty()){System.out.println(lists.pop());}}

输出结果：

使用迭代器遍历LinkedList：

package com.demo4;import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;public class Test1 {public static void queryData1(LinkedList lists) {long startTime = System.currentTimeMillis();for (int i = 0; i < lists.size(); i++) {// 获取lists.get(i);}long endTime = System.currentTimeMillis();System.out.println("遍历花费的时间为:" + (endTime - startTime));}public static void queryData2(LinkedList lists) {long startTime = System.currentTimeMillis();//迭代器遍历Iterator  its = lists.iterator();while(its.hasNext()){its.next();}long endTime = System.currentTimeMillis();System.out.println("遍历花费的时间为:" + (endTime - startTime));}public static void main(String[] args) {LinkedList lists1 = new LinkedList();for (int i = 0; i < 200000; i++) {lists1.add(i);}//queryData1(lists1);//一般for遍历花费的时间大约30秒queryData2(lists1);//迭代器遍历 遍历花费的时间为:10毫秒}}

实现List接口去重：

public class Test {public static void main(String[] args) {List<String>  lists   =new ArrayList<String>();lists.add("花露水");lists.add("花露水");lists.add("茉莉");//List集合本身是不能过滤重复的，现在要实现过滤重复List<String>  lists1   =new ArrayList<String>();for(String s:lists){if(!lists1.contains(s)){lists1.add(s);}}System.out.println(lists1);}}

输出结果：

2.2 Set接口（不可重复元素）

Set接口不允许存储重复元素。

HashSet

基于HashMap实现
不保证顺序

HashSet中自定义对象的去重

必须重写Object类的hashCode和equals方法：

hashCode()：快速定位，提高查找效率（索引）
equals()：精确比较，确认是否真正相同

下面这段代码的目的是测试和演示HashSet如何判断对象是否重复，并对比了自定义类（User） 和Java内置类（String） 在其中的不同表现。它主要验证了一个关键机制：HashSet 依靠对象的 hashCode() 和 equals() 方法来确保元素的唯一性。

package com.demo6;public class User {public User(int uid, String name) {super();this.uid = uid;this.uname = name;}private int uid;private String uname;public int getUid() {return uid;}public void setUid(int uid) {this.uid = uid;}public String getName() {return uname;}public void setName(String uname) {this.uname = uname;}@Overridepublic int hashCode() {// 重写hashCode()后，哈希码的行为改变了：它现在基于字段值的组合，而不是对象身份。// 因此，只要拼接字符串相同，哈希码就相同，即使对象不同。return (this.uid+this.uname).hashCode();}@Overridepublic boolean equals(Object obj) {// TODO Auto-generated method stubif(this == obj){return  true;}else  if(obj  instanceof  User){User  u =(User)obj;return  (this.uid+this.uname).equals(u.uid+u.uname);}return false;}}

package com.demo6;import java.util.HashSet;public class Test1 {public static void main(String[] args) {HashSet  set1 = new HashSet();User  u1   = new User(100,"茉莉");User  u2   = new User(100,"茉莉");System.out.println("u1: "+u1.hashCode());System.out.println("u2: "+u2.hashCode());//自定义类型判断重复的算法是由：重写Object类的hashCode的值，通过equals来决定的//在Java中，如果没有重写hashCode()方法，每个对象会使用Object类的默认实现，该实现基于对象的内存地址生成哈希码。//因此，两个不同的对象（即使字段值相同）通常会有不同的哈希码。set1.add(u1);set1.add(u2);//set过滤自定义类型是否重复失效了System.out.println(set1.size());System.out.println("------------------");//String类已经天然正确重写了hashCode()和equals()方法HashSet  set2   =new HashSet();String  s1 = new String("123");String  s2 = new String("123");set2.add(s1);set2.add(s2);//HashSet通过d对String类型的分析：判断了hashCode的值，通过equals判断值System.out.println(set2.size());System.out.println("s1: "+s1.hashCode());System.out.println("s2: "+s2.hashCode());System.out.println(s1.equals(s2));}}

输出结果：

TreeSet

基于TreeMap实现
元素按自然顺序或自定义比较器排序

下面这段代码的核心目的是演示如何使用TreeSet对中文姓名按拼音首字母进行排序。它利用pinyin4j库将中文转换为拼音，然后基于拼音的首字母来实现自定义的排序规则。

package com.demo7;import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;import net.sourceforge.pinyin4j.PinyinHelper;public class Test1 {public static void main(String[] args) {TreeSet  ts  = new TreeSet();String  name ="花露水";  String[]  arrs= PinyinHelper.toHanyuPinyinStringArray(name.substring(0, 1).toCharArray()[0]);System.out.println(arrs[0]);//TreeSet放入元素的时候一定要排序ts.add(new Stu("魔芋爽",48));ts.add(new Stu("鹿鹿",20));ts.add(new Stu("西瓜",18));//System.out.println(ts);Iterator  rs = ts.iterator();while(rs.hasNext()){Stu s =(Stu) rs.next();System.out.println(s.getName()+","+s.getAge());}} 
}

package com.demo7;import com.mysql.cj.PingTarget;import net.sourceforge.pinyin4j.PinyinHelper;public class Stu implements  Comparable {public Stu(String name, int age) {super();this.name = name;this.age = age;}private  String  name; private int age ;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}// 排序方法  规则由业务决定的// 返回负数：当前对象排在前面 // 返回0：两个对象相等（不会重复添加）// 返回正数：参数对象排在前面public int compareTo(Object o) {// TODO Auto-generated method stub//return ((Stu)o).age- this.age ; // 取姓名的第一个字，转为字符数组取第一个字符，然后取拼音数组的第一个拼音。// 示例："魔" → ["mo2", "mo4"] → 取"mo2"String currentChar1 =PinyinHelper.toHanyuPinyinStringArray(this.name.substring(0, 1).toCharArray()[0])[0];String currentChar2 =PinyinHelper.toHanyuPinyinStringArray(((Stu)o).name.substring(0, 1).toCharArray()[0])[0];System.out.println("1"+currentChar1);System.out.println("2"+currentChar2);return  currentChar1.compareTo(currentChar2);}
}

TreeSet会自动对添加的元素进行排序
排序规则由Stu类的compareTo()方法决定
这里按姓名首字的拼音字母顺序排序

输出结果：

LinkedHashSet

基于LinkedHashMap实现
保持插入顺序

package com.demo5;import java.util.HashSet;
import java.util.LinkedHashSet;public class Test {public static void main(String[] args) {LinkedHashSet<String> set = new LinkedHashSet<String>();set.add("one");set.add("two");set.add("three");set.add("four");System.out.println(set);System.out.println("-------------");HashSet<String> set1 = new HashSet<String>();set1.add("one");set1.add("two");set1.add("three");set1.add("four");System.out.println(set1);}}

输出结果：

三、Map接口

Map接口是一个存储键值对的集合，每个键对应一个值，键不能重复。

3.1 HashMap

线程非同步
允许null键和null值

HashMap map1 = new HashMap();
// HashMap键和值都可以为null
map1.put(null, null);
map1.put(null, 10); // 键唯一，会覆盖前一个值
System.out.println("Map大小: " + map1.size());
System.out.println("null键的值: " + map1.get(null));

输出结果：

Map大小: 1
null键的值: 10

遍历方式：

package com.demo1;import java.util.HashMap;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Set;public class Test1 {public static void main(String[] args) {HashMap map1 = new HashMap();map1.put("a", "茉莉1");map1.put("b", "茉莉2");map1.put("c", "茉莉3");//单个值 通过key找值System.out.println(map1.get("a"));// 遍历key找值for (Object key : map1.keySet()) {System.out.println("map集合中每个元素的值为:" + map1.get(key));}System.out.println("----------------------");// 找值for (Object value : map1.values()) {System.out.println("map集合中每个元素的值为:" + value);}System.out.println("----------------------");//key和value的Set集合Set<Entry> entrys = map1.entrySet();  for (Entry e : entrys) {System.out.println(e.getKey() + "," + e.getValue());}System.out.println("----------------------");}}

输出结果：

HashMap的线程不安全问题

package com.demo3;import java.util.HashMap;
import java.util.Hashtable;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class Test {public  static  void  testHashMap(){HashMap<Integer,Integer>  maps  = new HashMap<Integer,Integer>();CountDownLatch  cd  = new CountDownLatch(100);Lock  lock   =new ReentrantLock();for(int  i= 0;i<100;i++){new MapThread(maps,cd,lock).start();}try {cd.await();} catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}System.out.println("HashMap的大小为:"+maps.size());}public static void main(String[] args) {for(int i=0;i<10;i++){testHashMap();}}}

package com.demo3;import java.util.HashMap;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class MapThread   extends  Thread{HashMap<Integer,Integer>  maps;CountDownLatch  cd;Lock  lock ;public MapThread( HashMap<Integer,Integer>  maps , CountDownLatch  cd,Lock  lock ){this.maps  = maps;this.cd   =cd;this.lock  =lock;}public void run(){for(int  i=0;i<100;i++){//			synchronized (Thread.class) {
//				   this.maps.put(i, i);
//			}lock.lock();this.maps.put(i, i);lock.unlock();}this.cd.countDown();}}

输出结果：

3.2 Hashtable

线程安全（所有方法都用synchronized修饰）
不允许null键和null值
性能较低（全部加锁）

// Hashtable键和值都不能为null
Hashtable map2 = new Hashtable();
// map2.put(null, null); // 会抛出NullPointerException
// map2.put("key", null); // 会抛出NullPointerException

3.3 ConcurrentHashMap

线程安全（分段锁机制）
不允许null键和null值
性能优化

ConcurrentHashMap map3 = new ConcurrentHashMap();
// map3.put(null, null); // 会抛出NullPointerException

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http://www.xdnf.cn/news/20222.html

C++：类和对象（中）

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三、Map接口

3.1 HashMap

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